矿业知识集萃

放错位置的资源—尾矿

       尾矿通常是指矿山选矿后，在当时条件下不宜再分选回收的矿山固体废弃物。我国现有矿山尾矿库2700多座，尾矿积存量约60亿吨，且每年以3亿吨的数量增加。大量堆存的尾矿不仅占用土地，浪费资源，污染环境，同时还存在很大的安全隐患。殊不知，这些被丢弃的“垃圾”价值巨大，无异于一座矿产资源宝库。

是垃圾？还是宝藏？

　　在我国的许多老矿山中，大量尾矿如一块块疮疤，遍及山野。

　　据中国地质科学院尾矿利用技术中心首任主任李章大介绍，这些被当作垃圾丢弃的尾矿，其中大都含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等有价成分，是宝贵的二次矿产资源。

　　比如，广西平果铝土矿中伴生十余种有益组分，其中镓、钛、稀土、铌、钪、铁等7种伴生元素进入尾矿后富集，其品位都达到或超过工业品位，每一种都相当于一座特大型矿床。广西南丹锡多金属矿以采锡、铅、锌等金属为主，据有关部门调查，南丹矿区61个尾矿库中数千万吨的尾矿中含有大量的有色金属锡、锑、铅、锌、银、金、铟、镉以及非金属矿砷、硫等，品位都在国家工业指标之上，有些已经达到大型和特大型规模。内蒙古包头白云鄂博铁矿的尾矿库相当于一个大型稀土矿山。四川攀枝花铁矿的尾矿中含有铜、镍、钛、钒等十几种有益组分，相当于一座大型有色金属矿山！

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亿吨尾矿来自哪里

　　我国数量庞大的尾矿来自长期不合理的矿产资源利用方式。

　　中国地质科学院尾矿利用技术中心主任张金青说，我国现有矿山15.3万个，其中80%的矿产资源为共伴生矿，但受经济、技术条件以及管理体制所限，在较长的一段历史时间内，我国对矿产资源的综合利用缺乏认识，只偏重于数量增长，而忽视资源的合理开发和综合利用，采取了以牺牲环境为代价的经济发展模式。

　　目前，我国共伴生矿产资源的综合利用率不到20%，矿产资源总回收率只有30%，与国外先进国家差距较大；只有10%的国有矿山企业开展了资源的综合利用，其中只有2%的矿山综合回收率达70%以上，75%的矿山资源综合利用率都低于25%，资源浪费是相当惊人的。

　　其实，随着技术的进步，大多数尾矿都是可以开发利用的资源。比如，湖北大冶地区各铁矿山选厂每年有50万吨选铁尾矿，堆积总量已达9000多万吨，已查明尾矿中含有34种元素，如加以回收，直接经济效益可达1.8亿元。金川镍矿是世界上著名的大型多金属共生矿床，过去镍的选冶回收率仅50%左右，大量伴生的有价金属没有回收而进入尾矿，其中仅铂族金属的储量就居世界之冠。

别让尾矿成为

“

杀手

”

　　许多人都无法忘记2008年9月8日发生在山西省襄汾县的惨痛一幕：早上7时50分左右，违法生产的山西襄汾县新塔矿业公司尾矿库突然溃坝，约20万立方米混杂着矿渣的泥水从100多米的半山腰狂泻而下，顷刻间吞没了新塔矿业公司办公楼、部分民居和一个乡村集市，而后，277条鲜活的生命，永远地离开了这个世界。

　　无疑，尾矿坝事故造成的灾害和损失是巨大的，而尾矿对环境造成的污染更为严重。

　　我国冶金矿山9个重点选厂附近的14条河流被污染，粉尘使周围土地沙化，造成数千亩农田减产或绝产；白云鄂博铁矿在草原上筑坝储存尾矿，占地1．65万亩，污染草原；湖南锡矿山尾矿排入涟溪，云南易门铜矿尾矿排入绿汁江，云南东川铜矿尾矿排入金沙江，污染更广。

　　2009年，就在云南阳宗海事件尘埃落定不久，又一起污染事件被披露出来：云南红河州大屯海水质砷含量为0.96mg/L，超过国家标准96倍。原来，这又是尾矿惹的祸——大屯海与云锡公司大屯选矿厂的尾矿库仅一坝相隔。有村民说：“2007年以前，大屯海水清澈见底，鱼虾成群。现在，水草都没有了，在海里游泳后身上就会长红斑，非常痒。”

　　李章大说，有色金属矿尾矿往往伴生有毒的微量元素，如镉、砷、铅、锌、银等，残留在尾矿中的某些选矿药剂更是致命的，如金矿堆浸的氰化物。这些有毒物质渗入地下会污染地下水和土壤，流入河道则危害更广，不仅造成大范围生态环境破坏，而且还严重威胁人民群众的身体健康。

尾矿综合利用利国利民

　　我国提出要建设资源节约型和环境友好型社会，倡导节能减排、综合利用资源，各地都在积极探索、推动一次性和单一性利用资源转向循环利用和综合利用资源，尽可能地减少资源消耗和环境污染。尾矿综合利用，正是建设资源节约型和环境友好型社会的最佳体现。

　　实践证明，尾矿是一笔巨大的财富。

　　中国地质科学院尾矿利用技术中心是国内首家，迄今为止唯一一家专门从事工业固体废弃物资源化综合利用及产品技术开发的科技型实体。中心主任张金青介绍说，尾矿的综合利用通常有三种途径。

　　首先考虑的是从尾矿中尽可能多地回收有价金属和矿物。如金川镍矿从尾矿中进一步回收镍，使镍的选矿回收率从原来的50%左右增加到90%。安庆铜矿从尾矿中回收铁和铜，每年可获得品位16.94%的铜精矿2.56吨，品位43%的铁精矿53.5吨，年创产值491.5万元。新疆可可托海87选矿厂从尾矿中综合回收白云母，年创产值800万元，利税273万元。

　　其次，尾矿可以作为复合矿物原料进行整体开发利用，如将尾矿作为陶瓷主原料，烧成温度比用传统纯料降低50～100摄氏度，节能20％；将尾矿作为建材原料，可比常规原料加工到同样细度节约近一半能源；择优组合有关工艺、设备，可以开发出有新性能的新产品，如用黄金尾矿生产的微晶玻璃，其性能等同于添加了黄金的高档微晶玻璃。

　　最终，那些无较大经济价值的尾矿或二次回收后无经济价值的尾矿，可用作井下充填料或填坑铺路，也可对尾矿库复垦造田、绿化造林，或建成生态公园、体育娱乐场地。

北极的矿产资源

      在俄罗斯西北部的科拉半岛，在北纬66～73o。从这里沿经线南下到南纬66～73o相对称的地方，就是南极大陆的查尔斯王子山。这里当然不是对地球进行枯燥的几何描述，非常有趣的是，在这南北极对称的地方均有世界级的大铁矿。这种铁矿分布与南北磁极的位置是何关系，与大陆漂移是何关系，至今仍然是一个未解的大自然之谜。

　　然而，在资源危机四伏的当今世界，大多数人首先关心的是资源量的多少。各国不仅在极地进行科学活动，也进行资源勘察。

      1966年，前苏联地质学家在查尔斯王子山发现了70米厚、绵延200多公里的带状磁铁矿。单是这一地区的储量就够全世界使用200年，更不用说美、澳和其他国家科学家后来陆续发现的铁矿了。然而问题在于，为了保护南极这块世界上最后的净土，国际社会决定在50年内禁止开采南极矿产资源。

　　北极的情况则大不相同，因为北极的土地及其资源分属各国，所以北极的矿产资源开采并不受限制，因此才有了享誉世界的芬诺斯堪的亚和科拉半岛大铁矿。

　　北极能源以外的矿藏构成了北极工业化前景的另外一个诱因。除上述铁矿外，还有世界上最大的铜——镍——钚复合矿基地之一的诺里尔斯克矿产基地。贵金属和金钢石的诱惑对前苏联开发远东起了重要的作用（特别是著名的科累马地区）。在阿拉斯加，据估计科策布北部的红狗矿藏有8500万吨矿石，其中含锌17％，铅5％，银每吨75克，从而使之成为价值111亿美元（1983年价）的世界级大矿。加拿大的考明克矿业公司和阿拉斯加的那纳公司正在对红狗矿进行联合开发，这将为北极工业化注入跨国因素并引出关于土著居民在此过程中的作用等问题。

　　在阿拉斯加来诺金矿区，从1880年到1943年已生产了108.5吨黄金，估计尚有13.2吨待开发。西特卡附近的奇察哥夫矿曾产金24.8吨，仍含9.3吨待开采。贵金属矿的开发在白令海峡两岸此起彼伏。虽然阿拉斯加的许多金矿即将枯竭，但一项日处理矿石200吨的庞大计划正在拟议中。另外，格林克里克银矿是全美最大的潜在银矿，1988年开发后，生产能力为日处理1000吨矿石，估计可采10～30年。

　　除上述矿产资源外，这里还储有铀和钚等放射性元素，称为战略性矿产资源。如威尔士王子岛上的盐夹矿就蕴藏有28.5万吨钚矿石。

南极的丰富矿产资源

       南极地区的矿产资源极为丰富。据已查明的资源分布来看，煤、铁和石油的储量为世界第一，其它的矿产资源还正在勘测过程中。在南极地区，可望发现更多更丰富的矿产资源，为人类利用这些资源提出科学依据。

　　南极大陆二叠纪煤层主要分布于南极洲的冰盖下面，储量约为5000亿吨。

　　铁矿是南极最富有的矿产资源之一。在南极大陆，主要分布在东南极洲。据科学家们勘测，在查尔斯王子山脉南部的地层内，在晚太古至元古代，有一条厚度达400米，长120公里～180公里，宽5公里～10公里的条带状富磁铁矿岩层，矿石平均品位达32%～58%，是具有工业开采价值的富铁矿床，初步估算其蕴藏量可供全世界开发利用200年，是当今世界最大的富铁矿藏。有趣的是，如果沿着南极洲查尔斯王子山脉所在的经度范围（北纬60度至北纬70度）一直往北走，几乎在相同经度差不多对称的北极地区，又是一片世界级大铁矿地区。

　　南极地区的石油储存量约500亿～1000亿桶，天然气储量约为30000～50000亿立方米。南极的罗斯海、威德尔海和别林斯高晋海以及南极大陆架均是油田和天然气的主要产地。

　　南极地区，有待查明的各种资源还很多，加上各国资源勘探结果还未完全公开，因此，还有待我国科学家们进一步努力。

能源科学概念

       能源是指各种能量的来源。具体而言能源是指煤炭、原油、天然气、电力、焦炭、煤气、热力、成品油、液化石油气、生物质能和其他直接或通过加工、转换而取得有用的各种资源。

　　常规能源是指已能大规模生产和广泛利用的一次能源，又称传统能源，如煤炭、石油、天然气，是促进社会进步和文明的主要能源。

　　新能源是指传统能源之外的各种能源形式。它的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部所产生的热能。包括太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。

　　地热能是由地球内部释放出的热能，是一种地壳深部普遍存在的自然现象。

　　核能（又称原子能）是原子核结构发生变化时放出的能量。核能释放通常有两种方法：一是重原子分裂成两个或多个较轻原子核，产生链式反应，释放巨大能量，称为核裂变能，比如原子弹爆炸；另外一种是两个较轻原子核聚合成一个较重的原子核，释放巨大的能量，称为核聚变能，比如氢弹爆炸。

　　风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。

　　海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量。

　　潮汐能是以位能形态出现的海洋能。海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它们之间的相互作用而引起的。

　　波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。

　　温差能是以热能形态出现的海洋能，又称海洋热能。

　　盐差能是以化学能形态出现的海洋能。

　　海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动。

　　氢能是氢原子在高温高压下聚变成一个氦原子反应所产生巨大的能量，是人类社会未来极重要的能源。

　　生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。

　　水能是天然水流蕴藏的位能、压能和动能等能源资源的统称。

　　太阳能一般是指太阳光的辐射能量，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

　　天然气水合物是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。

五光十色的矿物

      人们看到的矿物或矿石标本往往具有鲜明的颜色，这是因为矿物对可见光中的不同波长发生选择性吸收和反射后，在人眼中引起的感觉。

　　为什么矿物是五彩缤纷的呢？原来，矿物对不同波长的可见光选择性吸收时，矿物会呈现被吸收光波的颜色而表现出特定的色泽。例如，孔雀石看起来是绿色，那是因为孔雀石吸收了绿色以外的其他颜色，人眼感觉到的是未被吸收的绿色。

　　矿物学家把矿物的颜色分为自色和假色。自色是矿物固有的颜色，如金为黄色，银为白色、铜为红色、铁为黑色等等，无论何时，都是它们的本来颜色。而假色是微量无机物、有机物溶解或混合在矿物中呈现出的颜色。它们可以使矿物原有的颜色减弱、消失，出现一种次生的颜色。如方解石和石英本来是白色或透明的，但常因含有杂质，呈现出紫色、绿色、黄色和褐色等。4-3有的矿物由于所含杂质不同，产生条纹或条带状结构，如玛瑙就具有各种颜色的条纹。正是这些美丽的条纹使玛瑙富于变化，美丽异常。

　　矿物的光泽是指矿物对可见光反射的能力。矿物光泽的强弱取决于矿物的折射率和吸收系数以及反射率等。反射率越大，矿物的光泽就越强。矿物的光泽多种多样，根据光泽的特征划分为玻璃光泽（如方解石）、珍珠光泽（如云母）、油脂光泽（如石英）、丝绢光泽（如石棉）、蜡状光泽（如叶蜡石）等等。颜色和光泽是鉴定矿物的重要特征之一。

矿物与矿石

       什么是矿石呢？

　　通常，从金属矿床中开采出的并具有冶炼金属价值的固体物质均称作矿石，俗名常简称为矿。在选矿的术语上则叫做原矿、粗矿或冒沙。矿石一般是由有用的金属矿物，即由矿石矿物与其伴生的脉石所构成。

　　矿石矿物是指在工业上能从其中提起一种或数种有用金属元素的矿物。矿石矿物大多数是不透明矿物，往往具有金属光泽，如黄铜矿、方铅矿分别为铜、铅的矿石矿物。但也有一些是透明矿物。矿石矿物有时作为自然金属产出，如自然金、铂等，但其大多数为化合物。

　　工业上所用的各种金属是从许多种金属矿物中提炼出来的。一种金属元素可以从几种不同的矿石矿物中提取出来，如铜可从辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、赤铜矿、自然铜及孔雀石等中提炼；同样有的矿石矿物也可以提取两种或者两种以上的金属元素，如钾钒铀矿可提取铀和钒。

　　在我国的文字中，“矿”和“鑛”两个字是通用的，但最初却反映人们对自然界两类性质不同矿产的认识：前者是指非金属矿产，后者却是指金属矿产。在我国古代，凡矿山采掘物未经过加工精炼的，都叫做“矿”和“鑛”。人们最先采用的是石头和泥土，后来才开始熔炼金属矿石。“矿”和“鑛”两字的产生、并存和通用，正是这种社会生产力发展的反映。

　　“矿”字，原写成“”，象征着一种采矿工具的形象。早在战国时期（公元前475-前221年），已有掌管采矿的官员称“人”，音矿（Kuang），象征采矿之声音。

　　在西方，采矿活动开始较晚，至中世纪规模才日益扩大，故“矿物”（mineral）一词的出现也比较晚。它来自于中世纪拉丁文minera，原是矿、矿石和矿山的意思，开矿和采矿（mine）一字，也是由此而来。显然，在西方“矿物”的概念也是在生产实践的基础上形成的。

探求大洋中的矿产资源

       浩瀚的海洋中有着无尽的财富，当人们认识到海洋是另一块未开发的处女地时，便把目光投向了蓝色的海洋，尽管依据现有的科学技术水平，许多财富还不能尽快地开发和使用。

       石油和天然气

       石油和天然气是不可再生的一次性能源，是现代工业的命脉，目前，陆生的油气资源远远不能满足大工业的需求，更何况许多地区的陆地油气资源已基本上开发轶尽。从20世纪中叶起人们便把希望寄托于海洋，并且取得了出乎预料的巨大成果。目前，在世界各大陆的边缘海底已发现800多个不同类型的含油气盆地，在这些盆地中分布着大小各异的1600个油气田。石油地质储量达1450亿吨，天然气储量140亿立方米，海洋真是油气资源的聚宝盆。根据各国的开发能力，已经建成的海上油气田，集中在中东波斯湾；欧洲的英伦三岛海域及北海；美洲的墨西哥湾等地，亚洲的北部湾及中国的南海也有巨大的发展远景。石油和天然气是人们向海洋索取资源的第一批硕果。

       大洋锰结核

       铁和锰是地球上重要的元素，冶铁技术标志着人类进入了文明的新时代。伴随着现代化的大工业发展，人类社会对这两种元素的需求有增无减。在深海盆地内，蕴藏着一种独特的资源，这就是大洋锰结核。锰结核分布在平坦的洋底，是棕黑色的、象马铃薯、姜块一样的坚硬物质，分析表明，这种结核内含有多达70余种的元素，但以铁和锰的含量最高。目前，通过深海勘测，已经在太平洋、大西洋、印度洋的许多海区内发现了锰结核，储量约3万亿吨。大洋锰结核是怎样生成的呢？科学家们认为，它是一种自生矿物，其分布与海水深度、地质构造、海底洋流有关，一般在水深4000-6000米才有它的踪迹，其形成则与生物化学作用有关。我国从70年代起，已开始进行大洋锰结核的勘探和预采，可以预见，21世纪人们将会有效开采和利用这种深海矿产资源。

       海洋砂矿

       当你在海边的沙滩上漫步时，可能不会想到脚下踩的就是有用的矿产资源。海洋砂矿是地球上重要的矿产类型之一，许多有名的矿种就来自海洋砂矿，例如，锡矿石主要产地在东南亚海岸；锆石、独居石和钛铁矿也产自海洋砂矿中，主要分布在美国、澳大利亚和印度沿海；金刚石砂矿主要产于西南非洲海岸；美国沿海还是砂金、砂铂的著名产地。在我国广阔的海岸线上，也有丰富的海洋砂矿，目前已经发现有锆石、独居石、铬铁矿、钛铁矿、锡石、磷钇矿、石英砂等十几种，具有重要的开发价值。海洋砂矿是怎样富集成矿的呢？原来，波涛汹涌的海浪和海岸带的潮流有着巨大的能量，这种能量对海岸有冲洗和侵蚀作用，它们夜以继日地“工作”，海岸带成了天然的选矿厂，在海浪和潮流的反复冲洗下，那些化学性质稳定、比重大、硬度高的矿物颗粒就从原岩中剥落出来富集在一起，从而形成了一种新的沉积矿床，这就是海洋砂矿。海洋砂矿是海浪和潮流淘洗出来的珍宝。

       除了这些，还有许多形形色色的海洋珍宝等待人们去开发，如多金属硫化物。这是一种产于深部大洋中的矿产，当大洋裂谷中涌出炽热的地幔物质时，在冷却和凝固过程中形成了大量金属硫化物软泥，它们是上涌的岩浆与海水相互作用的产物，极具开采价值。再如大陆架外侧或大陆坡上的磷块岩，也是一种重要的海洋矿产资源，据测算，全世界海洋磷块岩有3000亿吨，是磷酸钙的重要来源。除磷块岩以外，大陆架内还蕴藏着许多其它矿藏，因为大陆架是大陆向海洋的延伸，人们的视线早就注意到这片未开垦的处女地了。